밖에서 배운다-놀이기구 속의 과학

날씨가 맑은 날이면 많은 사람들이 놀이공원을 찾는다.

스릴을 만끽할 수 있는 놀이기구는 어린이에서부터 어른에 이르기까지 놀이공원 최고의 인기 코너. 그러나 놀이기구에는 재미만 있는 게 아니라 과학적 원리도 가득 담겨 있다.

알고 즐기면 재미는 두 배. 놀이기구에 담긴 과학을 알아보기 위해 체험팀은 우방타워랜드를 찾았다.

홍보팀 양정환(31)씨와 함께 놀이기구를 타면서 흥미로운 과학의 원리를 추적했다.

◇부메랑과 원리

우방타워랜드에 있는 30여종의 놀이기구 가운데 이용객이 가장 많이 찾는 것이 부메랑이다.

부메랑은 최대 28명을 태우고 36m 높이로 아주 천천히 올라간다.

그 후 트위스터 형식의 U자형 레일을 따라 엄청난 속도로 급하강 해서 360도 급회전을 반복하며 반대편 레일의 정상에 도달한다.

정상에서 잠시 멈추고 잠시 긴장을 늦추려고 할 즈음, 반대방향으로 또 다시 급하강과 회전을 반복하며 시작 지점으로 되돌아간다.

이때 몸은 앞을 향해 있고 코스터는 시속 100km 이상의 속도로 뒤로 곤두박질치기 때문에 공포감은 극에 달한다.

양정환씨는 아이들에게 "빠르게 움직이는 무겁고 긴 롤러코스터가 레일을 벗어나지 않고 달릴 수 있는 이유가 무엇일까", "거꾸로 도는 열차가 떨어지지 않는 이유는 무엇일까"에 대해 물었다.

아이들은 원심력과 구심력이란 단어만 웅얼거릴 뿐, 정확하게 원리를 설명하지 못했다.

양씨는 "역학적 에너지 보존 법칙에 의해 높이 36m에서 떨어지면서 속도가 더욱 빨라져 일정한 속력을 갖게 되고, 레일을 벗어나지 않는다"고 했다.

또 열차가 공중에서 두 바퀴씩이나 회전하는데도 코스트가 떨어지지 않는 이유는 밖으로 나가려는 힘(원심력)과 안에서 끌어당기는 힘(구심력)이 한꺼번에 작용하기 때문으로 물이 든 양동이에 끈을 매달고 돌리면 물이 쏟아지지 않는 것과 같은 원리"라고 했다.

◇바이킹과 원리

배가 거의 뒤집힐 듯한 높이까지 올라갔다가 떨어지기를 반복하는 바이킹의 원리도 부메랑과 마찬가지. 바이킹에는 또 가슴이 철렁 내려앉는 듯한 무중력 상태도 느낄 수 있다.

양정환씨는 "바이킹이 멈췄다 내려가면서 속도가 갑자기 빨라지기 때문에 귀에 있는 세반고리관이 가속도를 느끼는데, 가속도가 붙으면 뇌에 신호를 보내 공포심을 느끼게 한다"고 했다.

특히 밑으로 떨어지면서 속도가 갑자기 증가하면 평형과 회전 감각을 느끼는 귓속의 세반고리관과 전정기관이 충격을 받아, 심장이 떨리고 의식이 흐릿해지는 등 큰 공포감을 느끼게 된다.

한 아이가 "바이킹을 재미있게 타려면 어떻게 해야 하나요"라고 묻자, 양씨는 "위치에너지가 가장 높은 바이킹의 끝부분에 타야 하고, 손을 높이 들어 무중력 상태를 최대한 느껴야 한다"고 했다.

◇범버카와 원리

아이들이 좋아하는 놀이기구인 범버카를 타기 위해 기다리면서 범버카가 움직이는 원리에 대한 이야기도 들을 수 있었다.

바닥은 철판으로 마이너스 전기를 띠고 있으며, 천장엔 철그물망으로 플러스 전기가 흐른다.

범버카에 달려 있는 철 막대가 플러스와 마이너스 전기를 연결해 차가 움직인다고 하자 아이들의 눈이 동그래졌다.

범버카에서는 작용과 반작용의 원리도 쉽게 깨칠 수 있다.

한 범버카가 다른 범버카를 들이받으면 한쪽에서 발생한 힘과 크기가 같고 방향이 반대인 반작용이 발생해 범퍼카가 튕기게 되며 이 충격이 짜릿한 쾌감으로 이어지는 것. 따라서 범버카를 더 재미있게 타려면 더 먼 거리에서 더 빠른 속도로 상대방의 범버카에 부딪혀야 한다.

김경호(체험교육 컨설턴트) tgeca@naver.com